魏永玲

摘要：隨著我國經濟的快速增長，城市化進程的不斷加快，混凝土建筑數量和質量也在不斷提高。在建筑物質量監(jiān)測中，混凝土強度是一項重要指標，決定混凝土建筑的強度和抗壓能力等。因此，本文就此為切入點，詳細全面的對其混凝土材料強度的檢測方法進行了概述，并對其檢測過程中涉及到的技術問題，從影響混凝土強度的因素出發(fā)進行了分析，并結合實際工程，對現有檢測方法進行實際應用，以供參考。

關鍵詞：混凝土材料；材料強度；檢測方法；技術應用

引言

作為建筑工程施工過程中必不可少的材料，混凝土材料在現階段以及未來很長的時間內，其經濟性以及應用性都是其他很多材料不可比擬的。但是，目前有很多混凝土往往以次充好，其強度無法讓人滿意，尤其是一些國家重點建筑工程項目，對混凝土強度標準的要求非常高，所以對混凝土強度進行檢測是必要的也是必須的。混凝土強度檢測技術廣泛應用于混凝土施工質量控制、驗收、鑒定、評估等方面。目前，我國常用的混凝土強度檢測技術分為無損檢測和微破損檢測。無損檢測主要有回彈法、綜合法、超聲法等；微破損檢測主要有鉆芯法、拔出法、后錨固法、直拔法等。無損檢測操作方便，但檢測結果誤差較大。微破損檢測結果雖精度較高，但存在工序多、操作不便等缺點，如常用的鉆芯法因芯樣直徑粗，對結構損傷大，在鉆取、切割、磨平、抗壓等環(huán)節(jié)中易出現偏差，會影響實測強度值。下面就其中主要的方法進行詳細的概述

一、混凝土材料強度檢測方法的概述

1、回彈法

1.1回彈法原理

該方法是根據結構物表面混凝土硬度推定其抗壓強度，僅適用于抗壓強度為10～50MPa，齡期為14～1000d普通混凝土。但是對表面受凍害、火災以及表面被腐蝕的混凝土，不可采用該方法。

采用回彈法的方式一般是選擇回彈儀器來對混凝土表面硬度進行檢測，從而推算混凝土強度的一種檢測手段?；貜梼x器的工作原理主要是：含有一個標準質量的重錘，在標準彈簧力的作用下沖擊與混凝土表面相接觸的彈擊桿，因為會受到彈力作用，在回彈儀上的重錘又會跳到相反的距離，同時也會帶動指針，進而在相應的刻度上標識出回彈值（N），這一數據直接反應出混凝土的硬度，而材料表面的硬度與材料自身強度相關，因此沖擊回彈值和混凝土強度的曲線就能夠很容易地畫出，我們可以按照回彈值的大小來對混凝土強度進行準確的計算。

這種檢測方法的優(yōu)點在于操作簡單，檢測過程比較快而且成本也相對較低；混凝土檢測人員能夠很容易的采集到相關樣本；檢測之后的數據可以很準確地反應出混凝土強度數據；能使相關檢測人員非常清晰地了解混凝土強度，從而獲得全部的真實數據。

但是這種檢測技術的缺點在于和其他檢測手段比起來精準度要相對差一點。而如果在混凝土表面硬度和強度質量存在一定差異性的情況下，例如說受到了化學腐蝕、其他自然因素干擾等狀況之下，則不應該優(yōu)先選擇這種方法進行檢測。因為混凝土材料屬于一種不均質材料，混凝土的硬度和水泥的種類、骨料粗細程度以及粒徑有直接的關系，同時加上碳化作用的干擾，常常導致在進行強度檢測的過程中出現檢測結果失準的情況，因此我們必須要做好各種因素的準備工作，保證檢測結果的科學性。

1.2回彈法主要步驟

1.2.1回彈值測量

在結構物表面劃定有代表性的測區(qū)，測區(qū)大小約為20cm×20cm。清理測區(qū)表面，確保表面平整、清潔、無蜂窩麻面。檢測時回彈儀軸線始終垂直于結構物混凝土測試面，緩慢施力，準確讀數，快速復位。每一測區(qū)應記取16個回彈值，測點應均勻分布在測區(qū)范圍內。為保證測量精度和穩(wěn)定性要求，用于檢測的回彈儀應按照檢定周期進行例行檢定。

1.2.2碳化深度測量

回彈值測量完畢后，可選擇不少于構件的30%測區(qū)數在有代表性的位置測量碳化深度。取其平均值為該構件每個測區(qū)的碳化深度，當碳化深度值極差大于2.0mm時，應在每一測區(qū)測量碳化深度值。

1.2.3強度推定

計算測區(qū)回彈值時，首先從該區(qū)的16個回彈值中剔除3個最大值和3個最小值，然后求出余下的10個回彈值平均值。根據求得的平均回彈值Rm和碳化深度值以及專用測強曲線得出該測區(qū)混凝土強度換算值。根據《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》（JGJ/T23-92）進行強度推定。

1.3回彈法檢測混凝土強度的影響因素

采用回彈儀測定混凝土表面硬度以確定混凝土抗壓強度是根據混凝土硬化后其表面硬度（主要是混凝土內沙漿部分的硬度）與抗壓強度之間有一定的相關關系。通常，影響混凝土的抗壓強度與回彈值的因素并不都是一致的，某些因素只對其中一項有影響，而對另一項不產生影響或影響甚微。弄清這些影響因素的作用及影響程度，對正確制訂及選擇測強曲線、提高測試精度是很重要的。

我國回彈法研究成果基本只適用普通混凝土（由水泥、普通碎（卵）石、砂和水配制的質量密度為1950～2500Kg/m3的混凝土）。

2、鉆芯法

2.1鉆芯法原理

運用鉆芯檢測混凝土強度的方法，其原理主要是在混凝土結構上進行鉆芯取樣，然后進行一定的處理之后對其開始抗壓測試?；炷笼g期不低于15天，強度高于10MPa的混凝土基本上都能夠采用。但是因為鉆芯取樣之后會對混凝土結構造成或多或少的損傷，所以在進行這類檢測的過程中必須要經過設計單位的同意。鉆芯取樣的檢測手段屬于一種非常直接并且準確率較高的檢測方法。通常當我們運用無損檢測的手段無法準確地檢測混凝土的強度等級時，就可以選擇這類檢測方法，同時在取樣之后我們也可以直接的查看混凝土結構的內部情況，例如說是否存在裂縫、骨料的分布情況等。

鉆芯法優(yōu)點是，能夠準確反映結構物的實際強度；適用于不同齡期混凝土的強度推定；同時在取樣之后我們也可以直接的查看混凝土結構的內部情況，例如是否存在裂縫、骨料的分布情況等。這種方法的缺點就在于勞動強度相對較大，設備復雜，費用高，對于混凝土結構往往容易造成內部的損傷，有時在進行取樣的過程中常常會碰到鋼筋而導致取樣工作無法順利開展。

2.2鉆芯法主要步驟

2.2.1取芯

首先取芯部位要選擇在結構受力較小、混凝土強度質量具有代表性、便于安裝鉆芯機與操作，避開主筋和其他的鋼筋及管線的部位。固定鉆機鉆取芯樣，取出芯樣進行編號，并記錄被取芯樣的構件名稱、位置和方向。結構物的芯樣鉆取后所留下孔洞應及時進行修補，以保證其正常工作。

2.2.2芯樣試件的技術處理

芯樣抗壓試件的高度與直徑的比應在1～2的范圍內；芯樣試件內不應含有鋼筋，如不能滿足此項要求則每個試件內最多只允許含有兩根直徑小于10mm的鋼筋，且鋼筋應與芯樣軸線基本垂直；切鋸后的芯樣當不能滿足平整度及垂直度要求時應進行端面補平加工，補平層與芯樣層要結合牢固，以使受壓時的補平層與芯樣的結合面不提前破壞。

2.2.3強度計算

芯樣的抗壓強度隨其高度的增加而降低，同時由于尺寸效應，試件的抗壓強度還隨截面的尺寸增加而減小。綜合這些因素，芯樣強度按下式換算為15cm的立方體強度值：

式中： 為15×15×15立方體強度（MPa）； 為芯樣破壞時的最大荷載（KN）； 為芯樣的直徑（mm）； 為換算系數，根據高度和直徑之比和混凝土強度等級確定。

3、超聲波法

3.1超聲波法原理

使用超聲波儀器設備來對混凝土強度進行檢測的方法我們一般稱其為超聲波法。超聲波檢測的原理主要是當超聲波在混凝土（介質）中進行傳播的過程中，如果遇到有差別的介面就會產生一定的反射或者折射，從而導致傳播速度、波形以及頻率等參數產生變化。根據這些數據的變化規(guī)律我們就可以通過計算得出混凝土內部強度。換句話說，超聲波檢測技術是以超聲波在混凝土中的傳播情況來進行最終結果評定的。相關的測試結果，當混凝土結構強度越高，超聲波在其中的傳播速度就越快；而混凝土結構強度越低其傳播速度就越慢。因此我們可以利用超聲波檢測技術更加科學的檢測混凝土強度。

在混凝土強度檢測中應用超聲波技術檢測的較少，因為這種檢測技術剛剛在我國興起還并未成熟，但是由于超聲波儀器的不斷發(fā)展，混凝土強度檢測的準確率也得到了飛速的提升。但我們還應該意識到，對混凝土強度產生影響的原因還有很多，比如說超聲波檢測過程中訊號頻率受到干擾、混凝土構件尺寸的差異、鋼筋位置的差異等，這些因素都會使超聲波檢測方法的效果受到影響。

由于該方法還未有全國統一規(guī)范，僅有各省根據各地的實際情況制訂了相應的檢測標準，所以應用范圍從目前的相關資料來看也僅適用于抗壓強度為10～50MPa，齡期為14～700d普通混凝土。但是對表面受凍害、火災以及表面被腐蝕的混凝土，不可采用該方法。

3.2超聲法主要步驟

3.2.1聲速測量

在選定的測區(qū)兩側安裝超聲波發(fā)射器和接收器，然后進行聲速測量。

3.2.2強度計算

根據事先建立的相同材料的混凝土的強度與速度的關系曲線換算成所測定的混凝土強度，根據《混凝土強度檢驗評定標準》（GBJ107-87）推定出混凝土的換算強度?；炷翉姸扰c聲速之間有一定的關系，但是混凝土是一種非常復雜的多項復合體，由于實際材料受種種復雜因素的影響，這種關系不是完全穩(wěn)定的。主要的影響因素歸納起來有混凝土原材料和配合比的影響，混凝土齡期的影響，環(huán)境條件所引起的混凝土溫度濕度的影響。由于需要提前根據不同情況分別測定強度與速度曲線是非常重要的，因此這給超聲法的應用推廣帶來了很大的局限性，目前國家尚未出臺相應的全國統一規(guī)范。

4、拔出法

4.1拔出法原理

拔出法檢測主要是使用空心千斤頂或者其他相關的設備去拔出一個預埋在混凝土內部的大頭螺栓，這種檢測方法主要是根據拔出力來計算出混凝土內部的強度。通常來說，預埋在混凝土內部的螺栓主要有兩種情況：一是先裝螺栓，事先把螺栓放在混凝土中，等待到了檢測的期限時再進行拔出，這種方式主要用在建筑工程驗收的過程中；二是選擇鉆孔后裝的辦法，在已經硬化的混凝土中埋入螺栓，接著安裝脹錨螺栓，然后開始拔出檢測，這種方式有很強的靈活性和可變動性，經常用在一些已經建設完成的混凝土結構的檢測中。因為使用這種檢測方法對于混凝土結構的損傷并不是很大，而且可以在后期采取修復措施，因此經常被采用。

4.2拔出法類型

4.2.1后裝拔出法制作過程：在結構上鉆孔；打磨擴孔；安裝膨脹螺栓。試驗方法為采用拔出儀將膨脹螺栓拔出，采集拔出時的拉力峰值。僅可以檢測混凝土強度≤C50的混凝土。缺點為操作工藝較復雜；操作時間長；拔出裝置較難完成高強混凝土的檢測。

4.2.2后錨固法試件制作過程：在結構上鉆孔；清孔；插入錨栓；灌入環(huán)氧樹脂；養(yǎng)護。試驗方法為采用拔出儀將錨栓拔出，采集拔出時的拉力峰值。僅可以檢測混凝土強度≤C80的混凝土構件，缺點為拔出裝置功率大、體積重，操作工藝較復雜；采用環(huán)氧樹脂膠結拔出試件宜對環(huán)境造成污染；受溫度影響大，操作時間長。

4.2.3直拔法試件制作過程：在結構上鉆制小芯樣；吹干；設置隔離層（套塑料紙）；將凹形鋼碗內涂環(huán)氧樹脂，套住芯樣；養(yǎng)護。試驗方法為采用拔出儀拔出芯樣，采集拔出時的拉力峰值?？梢詸z測混凝土強度≤C100的混凝土構件。缺點為采用環(huán)氧樹脂膠結宜出現環(huán)境污染；受溫度影響大；操作時間長。

4.3拉脫法

對于拔出法，現在有人將其改進總結出一種新的方法：拉脫法。拉脫法試件制作過程為在結構上鉆制深44mm的小芯樣，不取出。試驗方法為采用自動調節(jié)夾緊力，夾緊、拔出一體化的拉脫儀直接拔出芯樣，采集拔出時的拉力峰值。可以檢測混凝土強度≤C100的混凝土構件。由于拉脫法是在上述方法基礎上發(fā)展起來的，目標是致力于克服上述方法的不足，到目前還沒有發(fā)現系統性缺陷。

拉脫法測強技術是利用混凝土抗拉強度和抗壓強度之間的相關關系，檢測、推定混凝土結構或構件的抗壓強度，它是在已有的微破損檢測技術的基礎上，綜合其他檢測技術的優(yōu)點，經反復試驗，依托具有自動夾緊、動態(tài)調節(jié)徑向夾緊力的拉脫儀，完成芯樣試件的拉脫操作。該技術操作工藝簡單，設備輕便；試件不需加工，檢測快捷、方便；可以檢測鋼筋密集部位的混凝土抗壓強度；可檢測不同齡期和10～100MPa強度的混凝土抗壓強度。

二、實例分析

本文結合實際工程案例，對上述幾種檢測混凝土強度的方法進行研究，應用不同方法估算強度值，并進行修正比較。

1、工程概況

某工程需建設強度為C40的鋼筋混凝土墻，在澆筑墻壁時選用泵送混凝土方式。施工過程中，混凝土凝結出現異常情況，經檢測實際工作中所用混凝土，28d試塊強度僅為C20。因此，90d重新檢測。

2、檢測與估算

重新檢測過程中選用目前應用最廣泛的回彈法進行混凝土強度檢測，回彈區(qū)內取50個芯樣進行估算數值修正，以確保數據準確性?；貜椃z測后，再利用鉆芯法和鉆芯—回彈法對檢測數據進行修正，計算對應的修正系數。

混凝土強度估算具體結果詳見表1。

采用不同數量芯樣得到的芯樣修正系數見圖2。

表1混凝土強度推定結果

圖1芯樣修正系數圖

3、混凝土強度檢測的結論

從該工程混凝土強度的檢測、推定結果得出如下結論：

3.1 上述三種方法中，鉆芯法估算的結果最低，回彈法估算的結果最高，另外3種推算方法所計算的結果較為接近，誤差不超過5%。

分析原因：鉆芯法估算結果最低，可能是由于混凝土樣本標準差較大，在鉆取芯樣環(huán)節(jié)對混凝土樣本造成的影響較大，影響了估算結果；回彈法估算結果最高，可能由于回彈法只考慮了材料表面保溫和養(yǎng)護等因素，因素不全面，不能真實反映混凝土強度。

3.2 利用鉆芯—回彈法估算的混凝土強度為C21.46MPa，其修正系數在置信度90%的區(qū)間內，可知鉆芯—回彈法估算結果可以反映混凝土強度值。由此可知，該案例混凝土樣品的強度值為20.07～21.48MPa或20.77～21.96MPa之間。

3.3 按照上述估算區(qū)間數值，該樣品滿足規(guī)定要求。

3.3 按照上述估算數據結構，混凝土材料澆注過程中應做好加固處理，混凝土強度按照C20進行計算。

結束語

綜上所述，本文對于目前幾種常見的混凝土強度檢測方法展開了分概述，并論述了這幾種方法各自的優(yōu)缺點。在進行檢測工作的過程中究竟選擇哪一種方法，必須要按照被檢測混凝土結構的實際情況以及當時的檢測條件來決定?？傊趯嶋H地檢測工作中，我們還是要從檢測條件以及當時的實際情況出發(fā)來對檢測方法進行選擇，這樣才能夠有效的規(guī)避各種風險因素，從而讓混凝土強度檢測結果更加精確，保證建筑工程質量。

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